【科學史沙龍】雷達和光雷達在軍事和民用領域的應用

雷達是一種視距外動態物體的監控系統，它使用無線電波來確定物體的範圍，角度或速度。光雷達則是利用脈衝雷射測量到目標的距離，並製作目標的 3D 資料。這兩種技術在軍事、航太、氣象、通訊方面，都是目前無可取代的技術。本講次為聽眾簡介雷達與光達的原理及應用。

講師｜國家實驗研究院儀器科技研究中心副研究員 黃君偉
整理撰文｜高英哲

雷達是以傳輸模組跟接收模組構成的訊號處理平台，發出電磁波並偵測所測物件產生的回波，比對原波源與回波之間的差異之後，測知該物件的方向與距離。雷達的用途始於第二次世界大戰，在無法以光學方式觀測遠方物件時，就以雷達進行遙測；種類從二戰期間傳統的單點環週雷達，氣象觀測使用的都卜勒雷達，到現在以陣列傳輸與接收模組獲得各方向的回波，再經過處理而建立出所測物件 3D 資料的陣列雷達，不斷在演進當中。

雖然傳統雷達可以測得物件的方向與距離，但是解析度不足，無法滿足某些需要細部資訊的應用，因此光學雷達因應而生。簡稱光達（ light detection and ranging ，縮寫為 lidar 、LIDAR 或 LiDAR ）的光學雷達，是一種光學遙感技術，向目標發射脈衝雷射以測量距離。光達的原理與雷達相似，不過相較於使用微波或無線電波等等，波長較長電磁波的雷達，使用脈衝雷射的光達，精準度與解析度提高不少，因此在測繪學、考古學、地理學、地貌、地震、林業、遙感、大氣物理等領域，都可以派上用場。

光達由於自由空間光傳輸的特性，以及具備頻寬大的優勢，可成為下一代 5G 甚至 6G 通訊的技術方向。目前光達傳輸已應用在車用 Li-Fi 室外傳輸，辦公室或開刀房的室內傳輸，未來還可裝載於智慧型手機上，取代現行的微波傳輸，將通訊的速度與品質提升到更高檔次。雷達與光達過去的應用，比較偏向於高科技領域，不過如今它們距離我們的日常生活，似乎也愈來愈近了。